[发明专利]橡胶/纳米碳材包覆人造石材抛磨废料的共混物及其制备方法

说明书

本发明公开了橡胶/纳米碳材包覆人造石材抛磨废料的共混物及其制备方法。以质量百分比计，该混合物的原料组成为：橡胶25～80％，纳米碳材0.5～3％，抛磨废料10～60％，活化剂1～5％，硫化剂1～5％，促进剂1～3％，软化剂1～5％，防老剂1～3％。制备时先将抛磨废料和水混合搅拌配成悬浮液。然后制得纳米碳材的水分散液，将其加入悬浮液中，纳米碳材包覆在抛磨废料的表面，烘干得到纳米碳材包覆抛磨废料。将橡胶塑炼，加入纳米碳材包覆抛磨废料，再加入活化剂、软化剂、防老剂、交联剂、促进剂，得到混炼胶，硫化制得目标产物。本发明制备的纳米碳材包覆抛磨废料表面活性高，有效地改善了抛磨废料与橡胶基体的界面作用。

技术领域

本发明涉及人造石材抛磨废料的环保再利用技术领域；特别是涉及一种橡胶/纳米碳材包覆人造石材抛磨废料的共混物及其制备方法。

背景技术

近年来，我国经济迅速发展，城市化水平与人们的消费水平不断提高，人造石材产业也得到了高速增长，并为地方经济做出巨大贡献。然而，人造石材行业同时也存在很多问题，如山体破坏、环境污染、废弃物污染等，尤其以人造石材加工废料的污染问题更为突出。

当前，我国绝大多数人造石材加工企业对石材加工过程中产生的废料，如锯切、抛光、打磨等工序中产生的泥浆、石粉等都无法利用，而是任其排放和堆积，造成了环境污染和生态破坏。现有处理人造石材抛磨废料的方法之一就是挖坑填埋，但是这种方法没有从根本上解决抛磨废料的处理问题，相反，占用了大量土地资源，还有可能会对土壤造成污染。因此，如何解决人造石材加工过程中产生的废料处理，已经成为整个人造石材行业都亟待解决的共性问题。

目前，研究者尝试将人造石材抛磨废料作为塑料的填料，如何嘉杰等[何嘉杰.人造石抛光废粉在HDPE中的应用研究[D].华南理工大学硕士学位论文，2012.]将人造石抛磨废料加入到高密度聚乙烯(HDPE)中，采用硅烷偶联剂对抛磨废料进行改性，制备的HDPE/改性人造石废料复合材料的力学性能比HDPE/未改性人造石废料复合材料有一定提高。但是，由于硅烷偶联剂对人造石废料的改性作用有限,因而复合材料的力学性能增幅较小,低于12％。当硅烷偶联剂改性废料的用量增大至40％时,复合材料的拉伸强度仅为16MPa，难以满足部分塑料制品的力学性能要求。因此，需要针对人造石抛磨废料设计开发更好的表面改性方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有人造石材抛磨废料的处理问题，提供一种橡胶/纳米碳材包覆人造石材抛磨废料共混物及其制备方法，这种共混物中抛磨废料和基体的相容性好，补强效率较高，为人造石材抛磨废料的综合利用提供了良好的途径。

橡胶工业中需要大量使用白炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉等无机填料，以改善橡胶的挺性，降低原材料成本，由于抛磨废料的主要成分(SiO₂)与上述填料相近，因此，将抛磨废料进行必要的表面改性后，可以考虑代替现有的白色填料用于橡胶材料中，为橡胶工业的原材料提供更多的选择空间。

为实现本发明目的，本发明采取的技术方案为：

橡胶/纳米碳材包覆人造石材抛磨废料的共混物，以质量百分比计，其原料组成为：橡胶25～80％，纳米碳材0.5～3％，抛磨废料10～60％，活化剂1～5％，硫化剂1～5％，促进剂1～3％，软化剂1～5％，防老剂1～3％；

所述纳米碳材为石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管的一种或多种；

所述活化剂为氧化锌和硬脂酸、硬脂酸锌和氧化镁中的一种或多种；

所述软化剂为环烷油、芳烃油、液压油、癸二酸二辛酯和邻苯二甲酸二辛酯的一种或多种；

所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(RD)、2-巯基苯并咪唑(MB)、N,N'-二丁基二硫代氨基甲酸镍(NBC)和N-异丙基-N'-苯基对苯二胺(4010NA)中的一种或多种。